对伽利略的一种落体数理模型的“否定”之否定

来源 :中学物理·高中 | 被引量 : 0次 | 上传用户:langcy
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  1 问题的提出
  众所周知,伽利略在寻找落体运动规律时,遵循“自然界总是习惯于运用最简单和最容易的手段”的信念,经过反复思考最终提出了:物体下落的过程是一个速度逐渐增大的过程,其速度与时间成正比的假说,并巧妙地借用由此假说出发推出的位移与时间的关系进行了间接验证,从而寻找到了落体运动的规律.
  但据物理学史上介绍,伽利略并不是一开始就直接提出这样的数学模型的.伽利略起先假设的是物体下落的速度与下落位移成正比,不过他很快就敏感地发现这一数学模型是错误的,因用它会导出荒谬的结论,于是就否定了.
  后来许多编题者运用这一背景,编制出了类似于这样的一道题:“在研究落体运动规律时,伽利略起先假设落体的速度对位移来说是均匀变化的,即v与x成正比.随即他就发现这一假设是错误的,因用它会推导出荒谬的结论.你能否推出这一假设的荒谬性?”
  对这一问题的解答,网上可能有多种版本,唯有这样的版本似乎令人满意,因此被很多教辅资料采纳为本题的最佳答案:
  则物体从零点到位移h处的时间为
  t=∫h0dxvx=1k∫h0dxx
  =1klimε→0 ∫hε1xdx= ∞
  (3)
  即物体从零运动到位移h处的时间为无限长.
  为什么物体运动的时间会无限长?我们可对(1)式两边对时间求导得
  dvdt=kdxdt(4)
  即物体的加速度为 a=kvx(5)
  可见,物体的加速度与速度成正比,当物体的速度为零时,也就是位移为零时,加速度也为零.即物体由静止释放后将始终处于静止状态,永远不能动弹,当然也就永远不能从零运动到位移h处的位置,数学上自然就会出现运动时间会无限长的结果,这与事实极不相符!
  若给物体一个微小的扰动,即给物体一个极其微小的初速度,由(5)式可知物体将有一个极其微小的加速度,它开始下落的速度变化也是极其缓慢的,运动时间会相当慢长的.但随速度的增大,加速度也将不断增大,由牛顿第二定律可得,物体重力将会不断增大,这更是荒谬的,因此伽利略的这个数学模型当然要予以否定!
其他文献
新课程强调学生是教学的主体,我们的物理课堂教学应该注重学科性和科学性的统一,这里就涉及到一个问题,那就是数学思想方法与物理教学的联系.笔者认为对于高中物理知识探究而言有两条路是不可缺失的,其一实验探究,另一个则是数学推演.数学思想方法不可被孤立到物理学习之外,应该将其视作为物理学科的重要组分,本文首先就数学思想方法在探究物理规律中的重要性进行分析,接着就如何渗透数学思想方法进行简单的阐述,望能有助
新课程改革的大背景下,初中物理教学面临新的挑战.当前初中物理教学存在着诸如学困生多,课堂积极性不高,整体物理素养水平不理想,以及课堂教学效率不高等种种困境.作为初中阶段主要学科之一,又是自然学科,物理学科的学习本身具有一定难度但又是初中阶段学习的重要组成部分.因此,任课教师进行反思,不难发现还是应当在培养学生学习兴趣上下功夫.本文主要就初中物理教学中实际存在的困境进行阐述,并就如何培养学生的学习兴
在多媒体技术高度发展的今天,情境教学法被赋予了新的内涵,广泛应用于中学历史课堂教学。情景教学法通过创设各种各样的教学情境激发学生学习历史的兴趣,真实再现历史情境,还原历史真相,进而优化课堂教学。  一、创设故事情境,激发学生的兴趣  历史上发生的很多事件本身就具有吸引学生的地方,甚至很多成语典故都由历史故事演化而来的,学生对这些内容都非常感兴趣。实践证明,有趣的历史故事能激发学生学习历史的热情,使
三角函数求物理量的极值,往往是求出与被求物理量相关的三角函数表达式,经过三角函数的相关知识化简,再利用三角函数的有界性或不等式等知识进行处理得出结论.下面我们就来看几例利用三角函数求解物理极值的问题,以求在教学中能对培养学生的这方面能力有所帮助.  1 利用两角和(差)公式及三角函数有界性求解  三角函数里有很多关系式,如:sin2θ=2sinθ·cosθ、sin2θ cos2θ=1、cos(α-
对闭合电路的动态分析有不少同学感到困难,其中分析U、I的变化量更是学生学习的难点.对于这样的问题,我们可以根据闭合电路欧姆定律,列出关于电压或电流的函数关系式,再结合数学知识,问题便迎刃而解.我们将这样的问题分为两种典型情况:第一种,根据闭合电路欧姆定律列出关于U的函数关系式;第二种,根据闭合电路欧姆定律列出关于I的函数关系式.  1 根据U的变化列出函数关系式  例题1 如图1所示电路,电源的内
一、职中作文教学应当成为一门独立的学科1.应把作文教学与阅读教学置于同等重要的地位。阅读和写作有密切的联系,但两者又有着各自不同的作用。阅读侧重在内容的理解、鉴赏诵读
物理是以实验为基础的科学,物理教学必须以实验为基础,以思维为中心.课标指出:初中物理实验“旨在让学生经历科学工作者进行的相似的探究过程,主动获取物理知识,领悟科学探究
1 什么是物理阅读  阅读是我们每一个人每天都在经历的事情,它对于每个人来说是一件既平凡又伟大的事情.是每个人认识世界、发展自我的第一步,发展阅读、提高阅读的能力对于一个人的发展非常重要.每个人的阅读的方式、习惯和能力都不尽相同,收获也因人而异,有的只是获取一定的信息,而有的可以获得能力的提升.从理论上来说,一个人阅读的越多,他的能力也就会越强,他获取知识的本领也就越强.但事实上好像并非如此,笔者
“科学探究”是物理新课程的重要内容之一.作为物理课程内容的“科学探究”,就是要强调探究过程的体验和科学方法的学习,强调探究方法的摸索、积累和运用,增强对科学探究的理解,培养科学探究的能力.“科学探究”旨在将学习重心从过份强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化,使学生从被动接受知识向主动获取知识转化,培养学生的科学素养和物理知识的运用能力.其教学形式是灵活多样的.  物理学是以实验为基础的对大量物
请下载后查看,本文暂不支持在线获取查看简介。 Please download to view, this article does not support online access to view profile.